在信息化全面發(fā)展的產(chǎn)業(yè)背景以及不斷變化的國際經(jīng)濟形式下,芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)國產(chǎn)化的呼聲變得越來越高。國家在不斷地出臺和完善集成電路產(chǎn)業(yè)的利好政策;市場方面,由于國際壟斷者參與的減少,國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對于國產(chǎn)化設(shè)備和材料的訴求也正在節(jié)節(jié)攀升,極大地激發(fā)了上游本土公司的熱情。而隨著國產(chǎn)28nm芯片有望在今年大規(guī)模量產(chǎn)的消息頻頻出現(xiàn),似乎讓大眾在這場缺“芯”困局中看到了曙光與希望。

中國工程院院士 倪光南

那么,國產(chǎn)28nm芯片的量產(chǎn),將會給產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中的企業(yè)帶來什么樣機遇?國產(chǎn)28nm芯片將會在我國新基建、5G建設(shè)工程中充當(dāng)怎樣的角色?中國本土的芯片產(chǎn)業(yè)鏈在以后應(yīng)該如何協(xié)同發(fā)展?……帶著這些問題,威騰網(wǎng)近日采訪了中國工程院院士倪光南,聽倪院士以用戶角度為我們分析新形式下中國集成電路產(chǎn)業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)。

國產(chǎn)28nm芯片量產(chǎn)后,滿足國內(nèi)大部分產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需完全沒問題

從近期的報道中可以看出,不管是媒體還是業(yè)內(nèi)人員,對于28nm芯片的國產(chǎn)化都是高度關(guān)注與期待。這是因為,在成本幾乎相同的情況下,使用28nm工藝制程可以給產(chǎn)品帶來更加良好的性能優(yōu)勢。例如與40nm工藝相比,28nm柵密度更高、晶體管的速度提升了約50,每次開關(guān)時能耗減少了50。綜合考慮成本和技術(shù)因素,28nm制程在未來很長一段時間將成為中端主流工藝節(jié)點,因此,28nm芯片也被業(yè)界看做成熟制程與先進制程的分界點。

對此,倪光南院士表示:“一旦我們28nm芯片實現(xiàn)了完全國產(chǎn)化,很多下游應(yīng)用行業(yè)將都可以實現(xiàn)國產(chǎn)芯片的自給與替代,這也足以滿足手機以外的大多數(shù)電子產(chǎn)品的需求,這對芯片產(chǎn)業(yè)鏈上的本土企業(yè)來講,都是非常好的機遇。在整個產(chǎn)業(yè)鏈條里看,我國擁有28nm及以下晶圓廠的本土企業(yè)包括中芯國際、上海華力微、合肥長鑫;具備28nm芯片代工能力的企業(yè)包括中芯國際和上海華虹半導(dǎo)體;而在最為核心的光刻設(shè)備方面,上海微電子也在去年的時候宣布將會在2021年交付首臺國產(chǎn)28nm光刻機?？梢哉f,在當(dāng)前的國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)中,每個細分領(lǐng)域都有龍頭企業(yè)在卡位研發(fā),完整覆蓋了整個產(chǎn)業(yè)鏈,技術(shù)的進步也是日新月異,完全具備了28nm技術(shù)節(jié)點100國產(chǎn)芯片的量產(chǎn)能力。”

新基建背景下,國產(chǎn)28nm芯片將會有重大發(fā)展機遇

同時,中國作為數(shù)字經(jīng)濟快速發(fā)展的大國,目前正在全力開展新型基礎(chǔ)建設(shè)工程,這個過程中對芯片的需求十分旺盛,雖然與5nm、7nm相比,28nm的工藝制程還有差距,但是在5G基建、新能源汽車、特高壓、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)國家大力發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域中,28nm已經(jīng)屬于成熟工藝,不論是在成本還是在芯片的功耗、功能與性能三大指標(biāo)上,都是性價比最高的工藝制程,因此28nm在這些領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)是絕對的應(yīng)用主流。IC insights發(fā)布的《2020-2024年全球晶圓產(chǎn)能》報告提供的數(shù)據(jù)顯示,2019年10nm以下的先進制程的芯片產(chǎn)能占總產(chǎn)能的4.4,而大于28nm的成熟制程產(chǎn)能則占到52。因此從實際看,加快發(fā)展28nm芯片布局,不僅切實可行,且有利于在該領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟。

國務(wù)院在2020年8月發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,中國芯片自給率要在2025年達到70,與2019年的30自給率相比,6年時間要增長40,這也意味著,在國產(chǎn)替代的大潮之下,國產(chǎn)28nm芯片將會有很大發(fā)展機會。對此倪光南表示:“機會擺在面前,但是企業(yè)也要認識到如何在這個機遇下做好自身的功課,發(fā)現(xiàn)不足并及時修正,真正打磨好28nm工藝供應(yīng)鏈間的銜接協(xié)作,進而發(fā)揮國產(chǎn)28nm芯片的優(yōu)勢,提高產(chǎn)能,做到真正自主可控并且抓住當(dāng)下的市場機遇?！?/p>

再進一步,國產(chǎn)14nm芯片也將大規(guī)模量產(chǎn)

根據(jù)中芯國際發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,中芯國際14nm工藝芯片在2019年第四季度實現(xiàn)量產(chǎn),正式獲得成為全球晶圓先進制程工藝代工廠的入場券。而今年3月,其14nm芯片的良品率已經(jīng)達到90-95,工藝達到了業(yè)界領(lǐng)先水平,已經(jīng)完全有能力應(yīng)對下游大規(guī)模量產(chǎn)的需要。

另外,目前我國在14nm領(lǐng)域的國產(chǎn)設(shè)備、工藝、封裝、材料等各技術(shù)工藝環(huán)節(jié)都已經(jīng)有系統(tǒng)部署,均在按部就班進行迭代升級,有消息預(yù)測我國14nm芯片各個環(huán)節(jié)會快速得到完善,明年100國產(chǎn)14nm芯片量產(chǎn)將具有很大的可能性。

對此倪光南院士表示了肯定,他講到:“雖然14nm制程目前在手機上的應(yīng)用已經(jīng)不多,但是在中高端AP/SoC、數(shù)據(jù)處理、GPU、礦機ASIC、FPGA、汽車半導(dǎo)體等應(yīng)用上,14nm仍然可以成為下游用戶最優(yōu)的選擇方案。特別是國產(chǎn)化后,對于我們國家正在大力發(fā)展的新能源汽車、人工智能等領(lǐng)域的影響將十分深遠。更重要的是,這將為我國做制程更高端的芯片積淀技術(shù)基礎(chǔ),同時提升了我國芯片制程工藝的水平,更為我們的芯片自給率在2025年達70奠定了扎實的基礎(chǔ)?！?/p>

融合創(chuàng)新,國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展的必由之路

市場機遇面前,整個集成電路產(chǎn)業(yè)鏈該如何協(xié)同,最大化發(fā)揮國產(chǎn)集成電路的優(yōu)勢呢?倪光南表示:“雖然現(xiàn)在的市場給予了本土集成電路企業(yè)發(fā)展機會,但是企業(yè)在發(fā)展的同時也要明白,集成電路是一個高度需要協(xié)同、互惠發(fā)展的產(chǎn)業(yè),因此鏈條當(dāng)中的企業(yè)千萬不能有閉門造車,單打獨斗的想法,整個集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也不能靠單點突破,而是要從基礎(chǔ)材料、核心算法、周邊耗材以及芯片設(shè)計、封裝測試、下游應(yīng)用等每一個環(huán)節(jié)做到生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展,這樣才可能讓國產(chǎn)集成電路的效率充分發(fā)揮。”

在倪光南院士看來,完全自主的中國體系是可以滿足我國當(dāng)下新基建、關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)的需求的。換了國產(chǎn)體系后,即使只有14nm、28nm芯片工藝,依靠軟硬件以及整體的系統(tǒng)設(shè)計協(xié)調(diào)更重要。而且國內(nèi)科技人員也需要打破傳統(tǒng)思維的枷鎖,通過采用軟件增強硬件實現(xiàn)整體高性能的方法,從而構(gòu)建我國自主原創(chuàng)的自有體系,實現(xiàn)具有“中國系統(tǒng)”的芯片自主創(chuàng)新,這將在國產(chǎn)化28nm芯片量產(chǎn)的背景下,增強中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈更進一步發(fā)展的信心和實力,更能給予中國企業(yè)的全球客戶以巨大信心。